Структура компонентів біосфери. Функціональна структура біосфери

Тривалий період добіологічного розвитку нашої планети, що визначається дією фізико-хімічних факторів неживої природи, закінчився якісним стрибком – виникненням органічного життя. З моменту появи організми існують і розвиваються в тісній взаємодії з неживою природою, причому процеси в живій природі на поверхні нашої планети стали переважаючими. Під впливом сонячної енергії розвивається принципово нова (планетарних масштабів) система – біосфери.У складі біосфери розрізняють:

♦ жива речовина, утворена сукупністю організмів;

♦ біогенна речовина, що створюється в процесі життєдіяльності організмів (гази атмосфери, кам'яне вугілля, вапняки та ін.);

♦ відкісна речовина, що утворюється без участі живих організмів (основні породи, лава вулканів, метеорити);

♦ біокісна речовина, що є спільним результатом життєдіяльності організмів та абіогенних процесів (ґрунтів).

Еволюція біосфери зумовлена тісно взаємопов'язаними між собою трьома групами факторів: розвитком нашої планети як космічного тіла і хімічних перетворень, що протікають у її надрах, біологічною еволюцією живих організмів і розвитком людського суспільства.

Межі життя визначаються чинниками земного середовища, які перешкоджають існуванню живих організмів. Верхня межа біосфери проходить на висоті близько 20 км від поверхні Землі та відмежована озоновим шаром, який затримує короткохвильову частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, згубну для життя. У гідросфері земної кори живі організми населяють усі води Світового океану – до 10–11 км. у глибину. У літосфері життя зустрічається на глибині 3,5-7,5 км, що зумовлено температурою земних надр та рівнем проникнення води в рідкому стані.

атмосфера.Газова оболонка Землі складається в основному з азоту та кисню. У невеликих кількостях у ній містяться діоксид вуглецю (0,003%) та озон. Стан атмосфери дуже впливає на фізичні, хімічні та біологічні процеси на поверхні Землі та у водному середовищі. Для процесів життєдіяльності особливо важливі: кисень,використовується для дихання та мінералізації мертвої органічної речовини; диоксид вуглецю,використовуваний зеленими рослинами у фотосинтезі; озон,створює екран, що захищає земну поверхню від ультрафіолетового випромінювання. Атмосфера утворилася внаслідок потужної вулканічної та гороосвітньої діяльності, кисень з'явився значно пізніше як продукт фотосинтезу.

Гідросфери.Вода – важливий компонент біосфери та необхідна умова існування живих організмів. Велике значення мають гази, розчинені у воді: кисень та діоксид вуглецю. Їх зміст широко варіюється в залежності від температури та присутності живих організмів. У воді міститься у 60 разів більше діоксиду вуглецю, ніж у атмосфері. Гідросфера формувалася у зв'язку з розвитком геологічних процесів у літосфері, за яких виділялася велика кількість водяної пари.

Літосфери.Основна маса організмів літосфери знаходиться у ґрунтовому шарі, глибина якого не перевищує кількох метрів. Ґрунт складається з неорганічних речовин (пісок, глина, мінеральні солі), що утворюються при руйнуванні гірських порід, та органічних речовин – продуктів життєдіяльності організмів.

Основними компонентами біосфери є: жива, відстала, біокісна та біогенна речовини.

Жива речовина – найважливіший компонент біосфери.

Жива речовина- Сукупність всіх живих організмів на Землі з їх здатністю до розмноження і поширення на планеті, до боротьби за їжу, воду, територію, повітря.

На живу речовину (за масою) припадає незначна частка проти масою Землі. Для живої речовини характерні зростання, активне переміщення, прагнення заповнити весь навколишній простір. Крім того, живій речовині притаманні дивовижне розмаїття форм, розмірів та хімічного складу та, звичайно ж, еволюція.

Закосова речовинапредставлено мінералами (алмаз, смарагд, кварц) та гірськими породами (граніт, мармур). Їхнє утворення відбувалося і відбувається без участі живої речовини. Ці процеси пов'язані, наприклад, з вивітрюванням гірських порід, їх механічним руйнуванням, виверженнями вулканів. Між закісними та живими речовинами існує нерозривний взаємозв'язок. Наприклад, вона здійснюється у процесі дихання живої речовини. При цьому відбувається переміщення атомів з відсталих компонентів біосфери живими і назад. За масою відстала речовина біосфери багаторазово перевищує масу живої речовини.

Біокосна речовинає особливою речовиною біосфери. Воно представлене ґрунтом, усіма природними водами, корою вивітрювання. Ця речовина є результатом безперервної взаємодії живої речовини з відсталим.

Проявом діяльності живої речовини щодо перетворення земної кори є його участь у створенні осадових порід органічного походження (кам'яне вугілля, різні руди, вапняки, нафта). Результат цієї роботи було названо В. І. Вернадським біогенною речовиноюбіосфери. Біогенна речовина походить від живої речовини внаслідок її життєдіяльності чи відмирання. Так, на планеті Земля створювалися поклади багатьох з корисними копалинами: торфу, нафти, вугілля та інших.

Біомаса поверхні суші, Світового океану, грунту

Біомаса є загальною масою тварин, рослин і мікроорганізмів, присутніх в біосфері. Повна біологічна маса Землі оцінюється приблизно в 2420 млрд т. Біомаси живої речовини (зелених рослин, тварин і мікроорганізмів) на суші материків та у Світовому океані суттєво різняться:

Як очевидно з таблиці, найбільша маса живих організмів біосфери зосереджена на материках (понад 98,7 %). Вклад океанічної частини у загальну біомасу невеликий (близько 0,13%). На суші значно переважає жива речовина рослин (понад 99%), в океані — тварин (понад 93%). У той же час при порівнянні їх абсолютних значень: 2400 млрд т рослин і 3 млрд т тварин видно, що жива речовина на планеті в переважній більшості представлена наземними зеленими рослинами. Біомасса гетеротрофних організмів становить лише близько 1%.

Біомаса сушізбільшується від полюсів до екватора. Найбільша біомаса живої речовини суші сконцентрована у тропічних лісах. Вони є найпродуктивнішими спільнотами материкової частини біосфери.

Світовий океан займає понад 2/3 поверхні планети. Біомаса у ньому поширена нерівномірно і представлена переважно у верхній частині планктоном. Біомаса наземних рослин у 1000 разів перевищує загальну масу океанічних живих організмів. У той же час саме Світовий океан вважається найпродуктивнішим середовищем створення біомаси. Це пов'язано з інтенсивними темпами розмноження мікроскопічних представників фіто- та зоопланктону, їх швидким зростанням та короткою тривалістю життя. Тому загальний обсяг первинної річної продукції, що утворюється продуцентами Світового океану, можна порівняти з обсягом продукції рослин суші.

Грунт як місце існування характеризується власною біомасою, оскільки тісно пов'язана з життєдіяльністю багатьох організмів. Біомаса ґрунту- Сукупність живих організмів, що живуть у грунті і відіграють провідну роль у процесі її формування. У ґрунті багато мікроорганізмів, протистів, черв'яків, що розкладають органічну речовину. У поверхневих шарах живуть зелені водорості та ціанобактерії, що забезпечують ґрунт киснем у процесі фотосинтезу. Крім того, в ґрунті мешкають мурахи, кліщі, кроти, сурки, ховрахи та ін. Всі вони ведуть велику ґрунтоутворювальну роботу, створюючи родючість ґрунту, а після загибелі стають джерелом органічної речовини для бактерій. Біомаса грунту, подібно до рослинної біомаси, має тенденцію до збільшення від полюсів до екватора.

Біогеохімічні функції живої речовини

Вирізняють такі найважливіші функції живої речовини на планеті: енергетичну, газову, концентраційну, окислювально-відновну.

Енергетична функція. Енергія є необхідною умовою існування та розвитку біосфери. Енергетична функція реалізується насамперед зеленими рослинами. Головним постачальником енергії у біосферу є Сонце. Як ви вже знаєте, рослини в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у хімічних зв'язках різноманітних органічних сполук. Після цього рослинні організми перерозподіляють її між усіма компонентами біосфери. Зазначимо, що з усієї сонячної енергії, що надходить у біосферу, лише близько 1 % використовується продуцентами для фотосинтезу і далі передається споживачам у складі органічної речовини. Решта поглинається атмосферою, гідросферою і літосферою, а також бере участь у фізичних і хімічних процесах, що протікають у біосфері, наприклад: рух повітряних мас, вивітрювання гірських порід та ін.

Газова функціяполягає в постійно протікаючим газообміні кисню та вуглекислого газу між живими організмами та навколишнім середовищем у процесі фотосинтезу та дихання. Такі гази, як азот, сірководень, метан також можуть бути продуктами життєдіяльності живих організмів і мати біогенне походження. Завдяки живим організмам у атмосфері нашої планети підтримується сталість газового складу.

Окисно-відновна функціяполягає у різноманітті хімічних реакцій, що протікають в організмі у процесі його життєдіяльності. Вона обумовлена наявністю у складі живих організмів хімічних елементів із змінним ступенем окиснення (марганець, залізо, хром). Завдяки їм і забезпечується різноманіття окислювально-відновних процесів, що протікають в організмі. У процесі синтезу органічних речовин переважають відновлювальні реакції та відбуваються витрати енергії. А в процесі окислення та розщеплення у присутності кисню переважають окислювальні реакції з виділенням енергії. Таким чином, життя в біосфері є безперервним синтезом і розпадом органічних речовин, які об'єднують усі живі організми на Землі.

Концентраційна функція- вибіркове накопичення живою речовиною хімічних елементів, розсіяних у навколишньому середовищі. Наприклад, панцирі діатомових водоростей, скелети тварин, раковини молюсків — це прояви концентраційної функції живої речовини. Утворення біогенної речовини біосфери у вигляді покладів з корисними копалинами також є результатом концентраційної функції живої речовини.

Основними компонентами біосфери є: жива, відстала, біокісна та біогенна речовини. Найбільша маса живих організмів зосереджена на материках, причому біомаса продуцентів суходолу значно переважає. В океанічній частині біосфери консументи біомаси перевищують продуцентів. Живі організми планети у процесі життєдіяльності виконують енергетичну, газову, окислювально-відновну, концентраційну функції.

У 1875 р. у науковій літературі виник термін «біосфера». Його запропонував Едуард Зюсс (1831–1914) – відомий австрійський геолог. Ввівши в науку новий термін, Еге. Зюсс не дав йому визначення, тому слово «біосфера» стало зрідка використовуватися в геологічну та географічну літературу, причому щоразу в різному значенні.

У 1926 р. у Ленінграді вийшла книга видатного російського вченого В. І. Вернадського "Біосфера". У цій книзі вперше дано уявлення про біосферу Землі як про планетарну оболонку, наповнену, перетворену і постійно перетворювану організмами. В. І. Вернадський поширив поняття «біосфера» не тільки на організми, а й на місце існування. Наголошуючи на геологічну роль живих організмів, Вернадський писав: «На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої, а тому більш могутньої за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, взяті в цілому».

9.1. Біосфера, її структура та функції

Тривалий період добіологічного розвитку нашої планети, що визначається дією фізико-хімічних факторів неживої природи, закінчився якісним стрибком – виникненням органічного життя. З моменту появи організми існують і розвиваються в тісній взаємодії з неживою природою, причому процеси в живій природі на поверхні нашої планети стали переважаючими. Під впливом сонячної енергії розвивається принципово нова (планетарних масштабів) система - біосфери.У складі біосфери розрізняють:

♦ жива речовина, утворена сукупністю організмів;

♦ відкісна речовина, що утворюється без участі живих організмів (основні породи, лава вулканів, метеорити);

♦ біокісна речовина, що є спільним результатом життєдіяльності організмів та абіогенних процесів (ґрунтів).

Межі життя визначаються чинниками земного середовища, які перешкоджають існуванню живих організмів. Верхня межа біосфери проходить на висоті близько 20 км від поверхні Землі та відмежована озоновим шаром, який затримує короткохвильову частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, згубну для життя. У гідросфері земної кори живі організми населяють усі води Світового океану – до 10-11 км у глибину. У літосфері життя зустрічається на глибині 3,5-7,5 км, що зумовлено температурою земних надр та рівнем проникнення води у рідкому стані.

Гідросфери.Вода - важливий компонент біосфери та необхідна умова існування живих організмів. Велике значення мають гази, розчинені у воді: кисень та діоксид вуглецю. Їх зміст широко варіюється в залежності від температури та присутності живих організмів. У воді міститься у 60 разів більше діоксиду вуглецю, ніж у атмосфері. Гідросфера формувалася у зв'язку з розвитком геологічних процесів у літосфері, за яких виділялася велика кількість водяної пари.

9.2. Жива речовина як системоутворюючий фактор біосфери

Величезною заслугою В. І. Вернадського є обґрунтування нового змісту уявлень про живу речовину. Живою речовиною Вернадський називав «сукупність організмів, зведених до їхньої ваги, хімічного складу та енергії». Жива речовина за своєю масою є нікчемною частиною біосфери. Якщо вся жива речовина Землі рівномірно розподілити її поверхні, воно покриє нашу планету шаром товщиною 2 див. Проте саме живе речовина, на думку У. І. Вернадського, виконує провідні функції у формуванні земної кори.

Жива речовина має ряд специфічних властивостей:

1. Жива речовина характеризується величезною вільною енергією.

2. У живій речовині хімічні реакції протікають у тисячі (іноді й у мільйони) разів швидше, ніж у неживій речовині. Тому для характеристики змін у живій речовині користуються поняттям історичного,а в закісній речовині - геологічногочасу.

3. Хімічні сполуки, що входять до складу живої речовини (ферменти, білки та ін.), стійкі лише у живих організмах.

4. Живому речовині властиво довільне рух - пасивне, зумовлене зростанням і розмноженням, і активне - як спрямованого переміщення організмів. Перше є властивістю всіх живих організмів, друге характерне для тварин і в окремих випадках - для рослин.

5. Для живої речовини характерно набагато більше хімічної та морфологічної різноманітності, ніж для неживої.

6. Жива речовина в біосфері Землі знаходиться у вигляді дисперсних тіл – індивідуальних організмів. Розміри та маса живих організмів сильно коливаються (діапазон більше 109).

7. Жива речовина виникає тільки з живого і існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь.

Живі організми у межах біосфери розподілені дуже нерівномірно. На великій висоті та глибинах гідросфери та літосфери організми зустрічаються досить рідко. Життя зосереджено головним чином поверхні землі, грунті і поверхневому шарі Світового океану.

В. І. Вернадський виділив дві форми концентрації живої речовини: життєві плівки,що займають величезні площі, та згущення життя,представлені невеликими майданами (наприклад, ставок). Вся решта біосфери є зоною розряджання живої речовини.

В океані можна виділити дві життєві плівки. планктоннуі донну,які знаходяться на межі поділу фаз. Планктонна лежить на межі атмосфери та гідросфери, донна - на межі гідросфери та літосфери. Згущення життя в океані розрізняють трьох типів: прибережні, саргасові та рифові.

На суші також є різні форми концентрації життя. Верхня плівка життя на суші – наземна, розташована на межі атмосфери та літосфери. Під нею знаходиться грунтова плівка життя, що є складною системою, населеною величезною кількістю бактерій, найпростіших та інших представників живих організмів.

Згущення життя представлені на суші береговими, заплавними та тропічними формами.

Важлива закономірність спостерігається у співвідношенні видового складу живих організмів Землі. Рослини становлять 21% від загальної кількості видів, утворюючи 99% загальної біомаси. Серед тварин 96% видів представлені безхребетними і лише 4% – хребетні, з яких лише 10% – ссавці.

Таким чином, організми, які стоять на відносно низькому рівні еволюційного розвитку, у кількісному відношенні значно переважають.

Маса живої речовини дуже мала порівняно з масою неживої речовини і складає всього 0,01-0,02% від відкісної речовини біосфери. У той самий час живе речовина грає чільну роль геохімічних процесах. Щорічно завдяки життєдіяльності рослин та тварин відтворюється близько 10 % біомаси.

Живою речовиною у біосфері виконуються важливі функції:

1. Енергетична функція - поглинання сонячної енергії та енергії при хемосинтезі, подальша передача енергії харчовим ланцюгом.

2. Концентраційна функція – вибіркове накопичення певних хімічних речовин.

3. Середоутворююча функція – перетворення фізико-хімічних параметрів середовища.

4. Транспортна функція - перенесення речовин у вертикальному та горизонтальному напрямках.

5. Деструктивна функція – мінералізація необіогенної речовини, розкладання неживої неорганічної речовини.

Живі організми здійснюють міграцію хімічних елементів у біосфері у процесі дихання, харчування, обміну речовин та енергії.

Головна функція біосфери полягає у забезпеченні круговороту хімічних елементів, що виражається у циркуляції речовин між атмосферою, ґрунтом, гідросферою та живими організмами.

9.3. Біосфера – екосистема планетарного масштабу

У разі науково-технічного прогресу людство дедалі частіше входить у конфлікт із природою. Активна діяльність людини як істотно змінює як зовнішність нашої планети, а й впливає характер процесів у біосфері. Діяльність людини призводить до порушення біотичного кругообігу речовин, виснаження природних ресурсів, порушення термодинамічної рівноваги і т. д. Подальше поглиблення цього конфлікту може призвести до глобальної катастрофи, яка загрожує загибеллю всього живого на планеті, у тому числі й людини. У зв'язку з цим повинні бути докорінно переглянуті взаємини людини з навколишнім середовищем, його місце у природі. Існування та розвиток людства повинні порівнюватися з законами розвитку біосфери.

Біотичний кругообіг органічних речовин - основа та умова існування біосфери. Його безперервність - запорука розвитку та існування життя Землі. Кожен вид є ланкою у процесі біотичного круговороту. Безперервність життя забезпечується процесами синтезу та розпаду. Сонячна енергія, що надходить в біосферу, частково витрачається на синтез високомолекулярної багатої енергією органічної речовини. Передаючись із одного трофічного рівня в інший, енергія поступово розсіюється. Особлива роль кругообігу належить мікроорганізмам, які перетворюють мертві залишки рослин і тварин на неорганічні речовини, використовувані надалі зеленими рослинами для фотосинтезу. Оновлення всієї живої речовини біосфери Землі відбувається приблизно за 8 років. Речовина наземних рослин оновлюється за 14 років, а вся біомаса океану – за 33 дні.

В. І. Вернадський розглядав біотичний кругообіг як основу організації життя в планетарному масштабі.

9.4. Принципи влаштування біосфери

Отже, біосфера - сукупність всіх живих організмів разом із середовищем проживання. Середовище проживання включає воду, нижню частину атмосфери і верхню частину земної кори. Живі та неживі речовини біосфери перебувають у безперервній взаємодії та єдності, утворюючи цілісну систему. Багаторічна робота В. І. Вернадського над проблемами взаємодії живої матерії та геохімічних процесів на Землі була завершена створенням вчення про біосферу, основними положеннями якого є такі.

1. Цілісність біосфери визначається самоузгодженістю всіх процесів у біосфері, обмежених фізичними константами, рівнем радіації та ін.

2. Земні закони руху атомів, перетворення енергії є відображенням гармонії космосу, забезпечуючи гармонію та організованість біосфери. Сонце як джерело енергії біосфери регулює життєві процеси Землі.

3. Жива речовина біосфери з найдавніших геологічних часів активно трансформує сонячну енергію на енергію хімічних зв'язків складних органічних речовин. При цьому сутність живого стала, змінюється лише форма існування живої речовини. Сама жива речовина не є випадковим створенням, а є результатом перетворення сонячної світлової енергії на дійсну енергію Землі.

4. Чим дрібніші організми, тим із більшою швидкістю вони розмножуються. Швидкість розмноження залежить від густини живої речовини. Розтікання життя – результат прояву її геохімічної енергії.

5. Автотрофні організми отримують всі необхідні життя речовини з навколишньої відсталої матерії. Для життя гетеротрофів потрібні готові органічні сполуки. Розповсюдження фотосинтезуючих організмів (автотрофів) обмежується можливістю проникнення сонячної енергії.

6. Активна трансформація живою речовиною космічної енергії супроводжується прагненням максимальної експансії, прагненням до заполонення всього можливого простору. Цей процес В. І. Вернадський назвав «тиском життя».

7. Формами знаходження хімічних елементів є гірські породи, мінерали, магма, розсіяні елементи та жива речовина. У земній корі відбуваються постійні перетворення речовин, круговороти, рух атомів та молекул.

8. Поширення життя на планеті визначається полем стійкості зелених рослин. Максимальне поле життя обмежується крайніми межами виживання організмів, яке залежить від стійкості хімічних сполук, що становлять живу речовину, до певних умов середовища.

9. Кількість живої речовини в біосфері постійно відповідає кількості газів в атмосфері, насамперед кисню.

10. Будь-яка система досягає стійкого рівноваги, у якому вільна енергія системи наближається до нуля.

p align="justify"> Особливе місце в працях В. І. Вернадського займає концепція еволюції біосфери. Він виділяє три етапи розвитку біосфери. Перший - виникнення первинної біосфери з біотичним кругообігом речовин. Провідні чинники цьому етапі - геологічні і кліматичні зміни Землі. Другий етап - ускладнення структури біосфери внаслідок появи одноклітинних та багатоклітинних еукаріотних організмів. Рушійним чинником виступає біологічна еволюція. І нарешті, третій етап - виникнення людського суспільства та поступове перетворення біосфери на ноосферу. Провідним чинником у цьому є розумна діяльність людини, що характеризується раціональним регулюванням взаємовідносин людини і природи.

9.5. Перетворення біосфери на ноосферу

Сучасна біосфера склалася внаслідок тривалого еволюційного процесу живої та закісної речовини нашої планети. Роль людини у розвитку біосфери визначається насамперед його биосоциальной природою. Існування людини як гетеротрофного організму залежить від наявності органічної їжі, повітря, води і т. д. У той же час людина має суттєві особливості, що виділяють її з живої природи, - це розум, здатність до праці, творчої діяльності, виробничих відносин. На ранніх етапах існування його діяльність не порушувала рівноваги в біосфері. Споживані людством ресурси природи та продукти його життєдіяльності циркулювали у загальному кругообігу речовин, як і продукти діяльності інших видів живих істот. Поступово діяльність людини стала не просто пристосуванням до умов середовища, але набула розумного цілеспрямованого характеру, змінюючи навколишню природу. Людина вивів багато нових сортів рослин і порід тварин, збільшуючи різноманітність природних видів, але в той же час багато видів зникли або знаходяться на межі знищення (дронт, стеллерова корова, мандрівний голуб та ін). Діяльність людини стає потужним екологічним фактором, що порушує рівновагу у природі, біосфері. Впливи людини на навколишню природу досягли до теперішнього часу планетарних масштабів. Внаслідок діяльності людини відбуваються зміни клімату, ландшафтів, складу атмосфери, видового та чисельного складу живих істот. Повсюдне знищення лісів призводить до зниження виділення в атмосферу кисню та утилізації вуглекислого газу, до ерозії ґрунтів, зміни клімату, порушення водного режиму. Згоряння органічного палива знижує вміст кисню в атмосфері (наприклад, при пробігу автомобілем 100 км шляху витрачається річна норма кисню для однієї людини). В останні роки відзначається підвищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері, накопичення промислового пилу. Це веде до виникнення "парникового ефекту" - порушення розсіювання тепла з поверхні Землі в космос, що призводить до поступового потепління клімату на планеті. В атмосферу щорічно надходять мільйони тонн забруднених речовин. Особливу небезпеку становить сірчистий газ, який з'єднується з парами води та є причиною випадання кислотних дощів. Повсюдно на нашій планеті відзначається погіршення стану водних систем внаслідок іригаційних та меліоративних заходів. Відбувається виснаження підземних вод, масова загибель малих річок, скорочення великих річок, висихання великих водойм (наприклад, зникло з Землі Аральське море-озеро). Значний вплив людини на літосферу - розорювання земель для сільськогосподарських потреб (сьогодні 30% суші зайнято угіддями) призводить до ерозії ґрунтів, їх засолювання, підняття ґрунтових вод. Людина створює техносферу,що не складає цілісну систему з біосферою, що не створює нових запасів енергії. Діяльність людини становить загрозу для екологічної рівноваги, існування біосфери.

Виходом із екологічної кризи має стати створення на Землі ноосфери.Концепція ноосфери стала логічним результатом наукової діяльності В. І. Вернадського, який говорив, що «біосфера перейде якось у сферу розуму – ноосферу. Відбудеться велике об'єднання, внаслідок якого розвиток планети стане спрямованим силою розуму». Про формування Землі ноосфери він докладно писав у незавершеної роботі «Наукова думка як планетне явище». Розглядаючи перехід біосфери в ноосферу («сферу розуму»), В. І. Вернадський вказав низку конкретних умов, необхідні становлення та існування ноосфери. Потрібно, щоб:

♦ людство стало єдиним цілим, заселивши та перетворивши всю планету;

♦ різко перетворилися – стали мобільними – засоби зв'язку та обміну інформацією між країнами;

♦ посилилися зв'язки, у тому числі політичні, між усіма країнами Землі;

♦ розширилися межі біосфери, відбувся вихід у космос;

♦ були відкриті та почали активно використовуватись нові джерела енергії, розвивалася енергетика;

♦ встановилася реальна рівність людей усіх рас та релігій;

♦ налагодилося розумне перетворення первинної природи Землі з метою зробити її здатною задовольнити всі матеріальні, естетичні та духовні потреби чисельно зростаючого населення;

♦ були виключені війни із життя суспільства;

♦ відбулося зростання загального рівня життя, були переможені голод та хвороби.

Ноосфера - це найвища стадія розвитку біосфери, коли перетворююча діяльність людини ґрунтується на науковому розумінні природних та соціальних процесів з урахуванням загальних законів розвитку природи. Ноосфера неспроможна формуватися стихійно, на її формування необхідні свідома діяльність людей, активне втручання розуму долю природи. Зміни біосфери мають відбуватися в інтересах людства, але без шкоди для самої біосфери. Таке взаємини людини та біосфери називається коеволюцією.

У структурі ноосфери виділяють такі компоненти: людство, сукупність наукових знань, суму техніки та технологій у єдності із біосферою.

Ноосфера передбачає не виживання людства, а збереження екосфери в гармонії живої та неживої природи, збереження природи із збереженням ресурсу органічного світу у біогеоценозах.

Ідеї В. І. Вернадського знайшли відображення у сучасній Концепція сталого розвитку.Людська цивілізація досягла критичного рівня, після якого однаково можливі і якісно новий рівень розвитку, і катастрофа. Стійкий розвиток передбачає як встановлення балансу між споживанням та відтворенням природних ресурсів, так і забезпечення сталого зростання добробуту, соціальної захищеності та можливості гармонійного розвитку особистості. Стійкий розвиток - це поступальний рух темпів економічного зростання, при якому тиск на довкілля компенсується відновленням її властивостей. Ноосферні перетворення вимагають від людства здібності до раціонального мислення, наукового передбачення, єдності екології, економіки та політики.

Запитання для самоперевірки

1. Що таке біосфера?

2. Яка структура біосфери?

3. Назвіть речовини, що становлять біосферу.

4. Чим визначаються межі життя?

5. Які властивості має жива речовина?

6. Назвіть форми концентрації живої речовини у біосфері.

7. У чому полягає космічна роль біосфери?

8. Що таке біогеоценоз?

9. Назвіть групи організмів біогеоценозу, поєднаних трофічними зв'язками.

10. Що таке коеволюція?

Освітні завдання:ознайомити учнів із поняттям “біосфера” як гігантської екологічної системи земної кулі, розглянути структуру біосфери, виявити її функції, виділити межі біосфери, роль живої речовини у біосфері.

Розвиваючі завдання: продовжити формування умінь виявляти основні компоненти біосфери, уміння встановлювати зв'язок між компонентами біосфери, робити висновки.

Виховні завдання: продовжити патріотичне виховання на прикладі життя та діяльності В.І. Вернадського, прищеплювати учням дбайливе ставлення до природи, розкривати заходи уряду нашої країни щодо захисту довкілля.

Обладнання: портрет В.І. Вернадського, таблиця "Будова біосфери", карта "Тваринний світ Землі".

Хід уроку

1. Організаційний момент.

Вітання;

Підготовка до роботи;

Наявність учнів.

2. Мотивація навчальної діяльності.

Повідомлення теми, цілі заняття.

Взаємини організму та середовища завжди представляли науковий інтерес і актуальні й у наш час.

3. Вивчення нового.

Тема: Структура біосфери.

1. Біосфера, її склад.

2. Структура біосфери.

3. Межі біосфери.

4. Роль живої речовини.

5. Повідомлення домашнього завдання.

6. Підбиття підсумків уроку.

Оцінити ступінь реалізації поставленої мети.

Оцінити роботу учнів.

7. Закріплення вивченого матеріалу. Тестування.

Хід уроку

1. Кожен живий організм пов'язаний із навколишнім середовищем потоками речовини та енергії, що проходять через його тіло. Споживаючи та виділяючи речовину та енергію, живі організми впливають на середовище свого проживання. Результати життєдіяльності кожної окремої істоти можуть бути невеликі та малопомітні. Але всі разом вони зливаються в сильну силу, що перетворює земну поверхню. Уявлення про те, що живі істоти нашої планети взаємодіють із зовнішнім середовищем та змінюють його, виникло давно на основі спостережень природних явищ.

Сам термін "біосфера"запропонував 1875 року австрійський геолог Едвард Зюсс, який вивчав геологічні оболонки планети Земля. Однак він не розвинув уявлень про біосферу та не дав терміну обґрунтування.

Створив вчення про біосферу російський вчений геохімік, філософ, мінералог Володимир Іванович Вернадський (1863-1945).

Повідомлення учня “Біографічні відомості про В.І. Вернадському”.

В. І. Вернадським було написано багато книг. Перша книга вийшла французькою мовою “Геохімія” у 1927 році. У нашій країні 1926 року у Ленінграді опубліковано книгу “Біосфера”. В 1927 В.І.Вернадський відкриває лабораторію з вивчення біогеохімічних процесів.

У 1949 році йому було присуджено Державну премію 1-го ступеня в галузі вивчення біохімічних процесів.

Згадайте, коли виникло життя на Землі? (3 – 5 млрд. років тому).

Які географічні оболонки становлять біосферу?

Що є обмежуючим чинником поширення життя?

(Робота з малюнком підручника на стор. 217).

(Обмежуючим чинником є можливість існування умов живих організмів).

Дайте визначення поняттю “біогеоценоз”. (Сукупність популяцій різних видів, що населяють певну територію та неорганічних компонентів, в якій може підтримуватися кругообіг речовин).

Які структурні компоненти становлять біогеоценоз? (Продуценти, консументи, редуценти).

Які властивості мають біогеоценози? (цілісність, стійкість, саморегуляція).

Порівняйте два поняття "біогеоценоз" та "біосфера". Який висновок можна зробити?

Висновок: біосфера є гігантським біогеоценозом, який існує завдяки тісному взаємозв'язку всіх його структурних компонентів, являє собою цілісну і стійку систему, що пройшла тривалий шлях історичного розвитку.

Які ж межі біосфери? Покажіть на таблиці. Вона складає 20-40 км. Зіставте товщину біосфери з діаметром Землі – 14 тисяч км, вона є тонкою плівкою.

Визначте обмежуючі чинники, що зумовлюють межі життя біосфері: верхня межа біосфери обмежена інтенсивної концентрацією ультрафіолетових променів; нижня – високою температурою земних надр (понад 100 градусів). На висоті 20 км можна знайти суперечки бактерій, але в глибині 3 км у водах – анаеробні бактерії.

У якій частині атмосфери зосереджено життя? - У тропосфері та нижніх шарах стратосфери.

У якій частині гідросфери зосереджено життя? - Проникає на всю глибину Світового океану до глибини 10-11 км.

У якій частині літосфери зосереджено життя? - Проникає до глибин 3 - іноді 7 км.

Живі організми, перетворюючи сонячну енергію, є потужною силою, що впливає геологічні процеси. Специфічна характеристика біосфери як оболонки Землі – безперервно що відбувається у ній кругообіг речовин, регульований діяльністю живих організмів. Оскільки біосфера отримує енергію ззовні - від Сонця, її називають відкритої системи.

Біосфера включає:

1)Жива речовина- "Сукупність всіх живих організмів планети, в даний момент існуючих, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, вазі, енергії" (за В. І. Вернадського).

Це речовина геохімічно надзвичайно активно, т.к. пов'язане з довкіллям біогенним потоком атомів при здійсненні процесів дихання, живлення, розмноження. Завдяки цьому потоку майже всі хімічні елементи проходять у загальному ланцюзі перетворень через біогеохімічну ланку. Таким чином, життєдіяльність організмів – це глибокий та потужний геологічний процес планетарногохарактеру. Міграція хімічних елементів з організму в середу та назад не припиняється ні на секунду. Ця міграція була б неможливою, якби елементарний хімічний склад організмів не був близьким до хімічного складу земної кори.

В.І.Вернадський писав: "Організм має справу з середовищем, до якого він не тільки пристосований, але яка пристосована до нього".

Завдяки зеленим хлорофілоносним рослинам, здійснюється процес фотосинтезу, в біосфері створюються складні за будовою молекули з великими запасами енергії, що міститься в них. Без живої речовини робота сонячного променя зводилася б лише до переміщення газоподібних, рідких і твердих тіл поверхнею планети та до тимчасового їх нагрівання. Жива речовинавиступає як акумулятората унікального трансформаторапов'язаної променистої енергії Сонця. Уловлювання сонячної енергії здійснюється переважно рослинним світом. Але в утриманніі перетворенніїї по земній поверхні, а також перенесення із зовнішнього в глибші шари планети бере участь усі живі речовини. Цей процес здійснюється завдяки розмноженню та подальшому зростанню організмів. Швидкість розмноженняїх (за В.І.Вернадським) "це швидкість передачі в біосфері геохімічної енергії". Елементарною та структурною одиницеюБіосфера є біогеоценоз. Жива речовина виконує у біосфері такі біогеохімічні функції:

Енергетичну;

Газову;

Окисно-відновну;

Концентраційну.

Рослини концентратори – осока та хвощ – накопичення кремнію в тканинах, капуста та щавель – джерела йоду та кальцію.

Тварини концентратори – у скелеті та м'язах океанічних риб – кальцій та фосфор; у раковинах молюсків – кальцій. Організми накопичувачі на тривалий час призупиняють міграцію ряду елементів, виводять їх із циклу обігу, збіднюють живу речовину.

Висновок: живі організми, що мешкають на Землі, є складною системою перетворення енергії сонячних променів в енергію геохімічних процесів.

Живі організми, регулюючи кругообіг речовин, служать потужним фактором, що перетворює поверхню нашої планети.

2) Біогенна речовина- Воно створюється в процесі життєдіяльності організмів (природний газ, нафта, сапропель, кам'яне та буре вугілля, торф, крейда, вапняк, горючі сланці, руди заліза та марганцю).

3)Закосова речовина- Воно формується без участі живих організмів (результати руху земної кори, діяльність вулканів, метеорити).

4) Біокосна речовина– воно є спільним результатом життєдіяльності організмів і небіологічних процесів (грунт).

Хоча межі біосфери досить вузькі, живі організми у межах розподілені дуже нерівномірно. На великій висоті та в глибинах гідросфери та літосфери організми зустрічаються відносно рідко. Життя зосереджена головним чином поверхні землі, грунті й у приповерхневому шарі океану.

Біомаса живих організмів сушіпредставлена на 99,2% - зеленими рослинами, і на 0,8% тваринами та мікроорганізмами. Біомаса океанутака: частку рослин припадає 6,3 %, частку тварин – 93,7 %. Величина біомаси для всієї планети становить 3 – 1012 тонн, причому частку рослин припадає 95 %, частку тварин - 5 %. У цілому нині біомаса становить лише 0,01% маси всієї біосфери.

За масою частка живої речовини становить 0,01 - 0,02% від маси відсталої речовини.

Робота з підручником: прочитайте текст на стор. 219. Дайте відповідь на запитання: Який внесок у біомасу роблять рослини, і який – тварини?

Перерахуйте рівні організації живої матерії та дайте їм коротку характеристику. рівні організації: молекулярний, клітинний, тканинний, органний, організмовий, популяційно-видовий, біогеноценотичний, біосферний.

5. Підбиття підсумків уроку, оцінювання відповідей.

Вчення про біосферу є важливим досягненням людства. Вперше живу природу було взято загалом і розглянуто зі сторін сумарного значення та ефекту, виробленого нею на довкілля. Біосфера – загально планетарна оболонка, склад, структура, енергетика якої зумовлена минулою та сучасною діяльністю живої речовини. Жива речовина біосфери, виконуючи геохімічні функції (газову, концентраційну, енергетичну, окислювально-відновну), створює та підтримує компоненти біосфери.

6. Закріплення.

Виберіть із запропонованих суджень ті, які ви вважаєте правильними:

Біосфера – це сукупність усіх біогеоценозів.
Біосфера – це відкрита система.
Жива речовина в біосфері виконує біогеохімічні та концентраційні функції.
Вищий рівень організації життя Землі – биогеоценотический.
Нижня межа проживання живих істот проходить у літосфері на глибині 2-3 км.
Живі організми, регулюючи кругообіг речовин, служать потужним геологічним фактором, що перетворює поверхню нашої планети.
Весь кисень атмосфери утворений внаслідок життєдіяльності автотрофних організмів.

Використовувана література

С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров. Загальна біологія. Навчальний посібник для спеціальних середніх навчальних закладів. - М., Вища школа, 1986, стор 224-227.
С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров, Н.І.Сонін. Біологія Загальні закономірності. 9 клас. Навч. для загальнообр. установ - М., Дрофа, 2003, стор 216-221.
Найджен Грін, Уілф Стаут, Денні з Тейлор. Біологія у трьох томах, за редакцією Р. Сопера. Видавництво "Світ", 1993 р., том 2, стор 79-81.
В.Н.Гутіна. Ще раз про вчення В. І. Вернадського. Біологія у школі. 1997 №3, стор 13-16.
В.С.Чесноков. Володимир Іванович Вернадський. Біологія у школі. 2004 №3, стор 19-22.

Біосфера,згідно з вченням академіка В.І. Вернадського, являє собою зовнішню оболонку Землі, що включає всю живу речовину і область її поширення (довкілля). Верхня межа біосфери - захисний озоновий шар в атмосфері на висоті 20-25 км, вище якого життя неможливе через вплив ультрафіолетового випромінювання. Нижнім кордоном біосфери є: літосфера до глибини 3-5 км та гідросфера до глибини 11-12 км (Рис. 1.3).

Ріс 1.3.Будова біосфери (за В.І. Вернадським)

Компоненти біосфери: атмосфера, гідросфера, літосфера виконують найважливіші функції із забезпечення життя Землі.

Біосфера виникла близько 4,5 млрд років тому і пройшла кілька етапів еволюційного розвитку: від початкового кругообігу органічної речовини до біологічного кругообігу — безперервного обміну речовиною та енергією між живими організмами та навколишнім середовищем протягом усього життя організмів та після їхньої смерті.

Найважливішими компонентами біосфери є:

жива речовина (рослини, тварини, мікроорганізми);

Біогенна речовина органічного походження (вугілля, торф, ґрунтовий гумус, нафта, крейда, вапняк та ін.);

закосова речовина (гірські породи неорганічного походження);

Біокосна речовина (продукти розпаду та переробки гірських порід живими організмами).

За В.І. Вернадському, жива речовина є носієм вільної енергії біосфери та пов'язана з неживою речовиною біогенною міграцією атомів. Біомаса сухої речовини живих організмів Землі, що включають близько 500 тис. видів рослин і 1,5 млн видів тварин, надзвичайно велика і становить приблизно 2,4232*10 12 т. Щорічний приріст живої речовини на Землі становить близько 8,8*10 11 т. Через ці живі організми пройшло велику кількість елементів верхньої частини літосфери, атмосфери та гідросфери.

Важливим у взаєминах організмів є харчовий— трофічний фактор(Від грец. trophe- їжа). Первинне органічне речовина створюють зелені рослини (продуценти -виробники), використовуючи сонячну енергію. Вони споживають вуглекислий газ, воду, солі та виділяють кисень.

Споживачів (консументів)можна розділити на два порядки:

I - організми, що харчуються рослинною їжею;

II - організми, які харчуються тваринною їжею.

Редуценти(відновники) - організми, що харчуються організмами, що розкладаються, бактерії і гриби. Тут особливо велика роль мікроорганізмів, які до кінця руйнують органічні залишки і перетворюють їх на кінцеві продукти (мінеральні солі, вуглекислий газ, воду, найпростіші органічні речовини), що надходять у ґрунт і знову споживаються рослинами.

Всі тварини та рослини вибіркові до складу їжі залежно від необхідності у тих чи інших мінеральних елементах. Тварини та рослини - необхідні фактори середовища по відношенню до інших тварин і рослин, вони взаємно необхідні.

Будь-який організм пристосований до існування в досить вузьких межах зміни умов навколишнього середовища, причому вихід параметрів середовища за межі, що склалися, тягне за собою придушення життєдіяльності даного виду або його загибель. Межі поширення організму (ареал) обумовлені дотриманням необхідних вимог даного організму до умов (чинникам) середовища. Кожен вид займає те місце, яке обумовлено його вимогами до території, їжі, відтворення та інших функцій організму. Ця сукупність параметрів середовища для існування виду, місце, яке він займає в біосфері, називається екологічної ніші.Всі фактори в екологічній ніші взаємопов'язані: зміна одного з них спричиняє зміну інших.

Здатність живих організмів адаптуватися до факторів середовища екологічною валентністю,або пластичністю.

Живі організми перебувають у постійній взаємодії з навколишнім середовищем, що складається з безлічі змін у часі та просторі явищ, умов, елементів, які називаються екологічними факторами середовищаЦе будь-які умови навколишнього середовища, які надають тривалий чи короткочасний вплив на живі організми, що реагують на ці впливи пристосувальними реакціями. Вони поділяються на абіотичні(Фактори неживої природи) та біотичні(Фактори живої природи). Прийнятий сьогодні варіант класифікації екологічних факторів середовища представлений у табл. 1.2.

Таблиця 1.2
Класифікація екологічних факторів середовища

Абіотичні	Біотичні
Кліматичні: світло, температура, волога, рух повітря, тиск	Фітогенні: рослинні організми
Едафогенні («Едафос» -грунт): механічний склад, вологоємність, повітропроникність, щільність	Зоогенні: тварини
Орографічні: рельєф, висота над рівнем моря, експозиція схилу	Мікробіогенні: віруси, найпростіші, бактерії, рикетсії
Хімічні: газовий склад повітря, сольовий склад води, концентрація, кислотність та склад ґрунтових розчинів	Антропогенні: діяльність людини (зокрема будівельна)

Характеристики основних абіотичних факторів, які необхідно враховувати під час реставрації пам'яток архітектури, наведено у Додаток 1.1.Це склад атмосфери; співвідношення балів 12-ти бальної сейсмічної шкали з магнітудою землетрусів; сейсмічна шкала; шкала сили вітру.

Біотичні екологічні чинники визначають взаємовідносини організмів. Зазначені чинники у разі називають трофічними, тобто. харчовими.

Екологічні чинники під впливом знову отриманих хімічних речовин, яких немає у природі, та техногенних компонентів, створених людиною, сильно змінено. З'являються речовини-забруднювачі, що призводить до порушення сапрофітної (що підтримує рівновагу в екосистемі) взаємодії у природному середовищі. Це часто супроводжується загибеллю тварин, рослин, що призводить до порушення функцій, загибелі всього живого та опустелювання землі. Переважними видами мікробіоті стають патогенні мікроорганізми, які можна віднести до біологічних забруднювачів. Негативно змінюється склад атмосфери, підвищується агресивність підземних та ґрунтових вод. На планеті спостерігається потепління, порушення озонового шару, частішають кислотні дощі.

Усі перелічені чинники впливають як живі організми (зокрема і людини), а й пам'ятники, і неврахування навіть однієї з них може позначитися як реставрації і навіть призвести до загибелі пам'ятника.

Живі організми у природі існують як популяцій -історично сформованих природних сукупностей особин даного виду, пов'язаних взаємовідносинами та адаптацією в умовах певного району або іншого місця проживання (біотопа). У природних умовах чисельність та щільність популяції невипадкові, вони визначаються регулюючими (керуючими) екологічними чинниками. Здатність середовища підтримувати нормальну життєдіяльність організму чи популяції називається ємністю екосістеми.

Екологічна система (екосистема)- це сукупність взаємозалежних і взаємозалежних спільно мешкають різних видів організмів та умов їх існування. В екосистемі пов'язані біоценоз(спільнота спільно живуть організмів) та біотоп(середовище проживання). Основні типи природних екосистем на Земній кулі перераховані на Мал. 1.4.

Мал. 1.4.Основні типи природних екосистем

Академік В.М. Сукачов запропонував поняття біогеоценоз(Від грец. біос- Життя, ГеяЗемля, ціноз -загальний) - природна система живих організмів та навколишнього їх абіотичного середовища, пов'язана обміном - речовинами, енергією та інформацією. Наразі терміни «екосистема» та «біогеоценоз» прийнято вважати практично синонімами.

До складу біогеоценозу входять:

Рослинний компонент (фітоценоз);

Тварина компонент (зооценоз);

Мікроорганізми (мікробіоценоз);

Ґрунт та ґрунтово-ґрунтові води, що у взаємодії з рослинним, тваринним компонентами та мікроорганізмами утворюють едафотоп;

Атмосфера, яка взаємодіє з іншими компонентами, утворює клімат;

Нежива природа, що являє собою відсталу речовину - екотоп.

Таким чином, біогеоценоз – просторово відокремлена, цілісна елементарна одиниця біосфери, всі компоненти якої тісно пов'язані між собою. Основними компонентами біогеоценозу є три групи організмів - рослини, тварини та мікроби, за допомогою яких речовини рухаються від одного компонента до іншого, відбиваючи відому загальну закономірність кругообіг речовин у природі.

Екологічні компоненти біогеоценозу(або ландшафту, або середотворчі компоненти) в екології розглядаються як основні матеріально-енергетичні складові екологічних систем. До них, за Н.Ф. Реймерсу (рис 1.5.),відносяться: енергія, газовий склад (атмосфера), вода (рідка складова), грунтосубстрат, автотрофи-продуценти (рослини) та організми - гетеротрофи (консументи та редуценти). Сьогодні до цього переліку екологічних компонентів додають інформацію.

Мал. 1.5.Екологічні компоненти (за Н.Ф. Реймерсом)

У той самий час всі екологічні компоненти є природними ресурсами, якість яких визначає якість життя, а антропогенне порушення взаємодій з-поміж них може цю якість знизити.

У реальних екосистемах кругообіг зазвичай буває незамкнутим, так як частина речовин іде за межі екосистеми, а частина надходить ззовні. Але загалом принцип круговороту у природі зберігається. Простіші екосистеми об'єднані в загальну планетарну екосистему (біосферу), в якій кругообіг речовин проявляється повною мірою — життя на Землі виникло мільярди років тому, і якби не було замкнутого потоку необхідних для життя речовин, їх запаси давно вичерпалися б і життя припинилося.

Втручання людини негативно впливає процеси круговороту. Наприклад, вирубування лісів або порушення процесів асиміляції речовин рослинами внаслідок забруднень призводять до зниження інтенсивності засвоєння вуглецю. Надлишок органічних елементів у воді, що виникає під дією промислових стоків, викликає загнивання водойм та перевитрату розчиненого у воді кисню, що виключає можливість розвитку тут аеробних (споживаючих кисень) бактерій. Спалюючи викопне паливо, фіксуючи атмосферний азот у продуктах виробництва, пов'язуючи фосфор у синтетичних миючих засобах людина порушує кругообіг цих елементів.

Кругообіг речовин у природі має на увазі загальну узгодженість місця, часу та швидкостей процесів, що йдуть на різних рівнях - від популяції до біосфери. Таку узгодженість явищ природи називають екологічною рівновагою;це рівновага рухлива, динамічна.

В екологічній системі (без втручання людини) підтримується рівновага, що виключає незворотне знищення тих чи інших ланок у трофічних ланцюгах. Людина у процесі своєї діяльності постійно впливає на екосистему загалом, і навіть її окремі ланки. Це може бути у вигляді введення у екосистему нових компонентів, зокрема забруднюючих речовин, чи знищення окремих компонентів (відстріл тварин, вирубка лісів тощо.). Не завжди і не відразу ці дії ведуть до розпаду всієї системи, порушення її стабільності. Але збереження системи значить, що вона залишилася незмінною. Система трансформується, і оцінити кількість і напрямок змін, що виникли, вкрай складно.

В результаті виробничої діяльності людини виник новий процес обміну речовин та енергією між природою та суспільством (за збереження біологічного обміну). антропогенний обмін,який істотно змінює загальнопланетарний кругообіг речовин, різко прискорюючи його. Антропогенний обмін відрізняється від біотичного круговороту своєю незамкнутістю, він має відкритий характер. На вході антропогенного обміну перебувають природні ресурси, але в виході — виробничі та побутові відходи. Екологічне недосконалість антропогенного обміну у тому, що коефіцієнт корисного використання природних ресурсів, зазвичай, надзвичайно низький, а відходи виробництва забруднюють природне середовище. Більше того, багато хто з них не розкладається до природного стану. Масштаби та швидкість антропогенного обміну різко зростають, викликаючи помітну напругу в біосфері.

На останньому етапі розвитку біосфери на потужну силу перетворилася людська діяльність, що незворотно і цілеспрямовано змінює природне середовище. Сформувалася біотехносферанаслідок соціального та науково-технічного розвитку людства. Взаємини між природою та людиною у багатьох випадках незбалансовані, ведуть до пригнічення навколишнього середовища (зокрема, руйнування середовища архітектурно-історичного), що може призвести до деградації біосфери.

Сформовану будівельниками нову систему можна назвати природно-техногенною (ПТС). Процес її формування, якщо він не відкоригований відповідно до екологічних компонентів (іншими словами, відповідно до законів розвитку екосистеми), як правило, призводить до порушення природних

них взаємодій у природній системі, в основному, за рахунок привнесення до неї «чужих» компонентів, які можуть бути сприйняті екосистемою як забруднювачі. Недолік цих взаємодій при здійсненні будівельної діяльності неприпустимий, оскільки він призводить до зниження якості будівництва та погіршує якість середовища проживання.

Екологічно необґрунтована діяльність будівельників та реставраторів завдає непоправної шкоди природному ландшафту та інформаційному компоненту екосистеми. Як зазначає Пруцин О.І., відбувається руйнування архітектурно-історичного середовища*: «Порушується силуетність просторових композицій, гармонійна супідрядність усієї побудови, ансамблева єдність. Силуетність і пропорційність, досягнуті в історичному періоді, необхідно повністю зберегти, бо завдяки класичним співвідношенням вони можуть легко поєднуватися з будь-якою майбутньою забудовою».

Не слід забувати, що ландшафт — це всеосяжна та позачасова реальність, у якій існувала людина у доурбаністичну епоху. Саме бездоганне почуття ландшафту було притаманне людям у минулі століття, коли споруди зросталися із природним оточенням. Архітектура минулого і сьогодні являє собою школу майстерності архітектури та містобудування на Русі. Вже починаючи з ХІ ст. влада міста зобов'язувала забудовників дотримуватися містобудівних правил і законів, що регулюють взаємозв'язок між архітектурою та природою. На Русі з ХІ ст. діяв візантійський «Закон градський», записаний у керманичах книгах**. Серед його положень були, наприклад, такі: «Тільки тоді будівлю можна побачити по-справжньому, коли вона знаходиться на стрункому місці. Перш ніж будувати, уважно оглянь місцевість. Вибери таке місце, щоб будинок не заважав природі». Або такі: «...наказуємо, щоб старий двір, що оновлює, не забирав у сусіда світу і не позбавляв його їхнього вигляду, не зраджував первісного образу»; «...не загороджуй насильно виду сусідові, якщо він прямо бачить море, стоячи на своєму подвір'ї». І сьогодні у будівельній та реставраційній діяльності основною має стати «природна» логіка.

На етапі розвитку розумного ставлення до збереження природи має відбутися поступове перетворення біотехносфери на ноосферу -сферу розуму, яка, за В. І Вернадським, є неминучим та закономірним етапом розвитку біосфери.

Доказом початку такого перетворення є прийнята ООН концепція «стійкого розвитку», «стійкого будівництва», «стійкої реставрації», пов'язана безпосередньо з поняттям «стійкість екологічна». Остання має на увазі здатність екосистеми зберігати свою структуру та функціональні особливості при впливі зовнішніх факторів. Нерідко «стійкість екологічна» сприймається як синонім екологічної стабільності.

Нижче розглянуто основні поняття та вимоги, що належать до категорії екологічної стійкості. Їхнє розуміння необхідне для вирішення актуальних завдань природокористування у сферах будівельної та реставраційної діяльності, створення комфортного середовища проживання та визначення стратегії діяльності у сфері «стійкого розвитку», «стійкого будівництва», «стійкої реставрації».

* Пруцин О., Римашевський Би., Борусевич Ст.Архітектурно-історичне середовище. - М.: Будвидав, 1990.

** Алфьорова Г.В.Кормча книга як найцінніший джерело давньоруського містобудівного мистецтва / / Візантійський тимчасовий архітектор, 1973. - Т. 35.